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Studio del sistema di aspirazione e scarico di un MCI per un veicolo di formula SAE

Informazioni tesi

  Autore: Sara Cabitza
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2007-08
  Università: Università degli Studi di Cagliari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Pierpaolo Puddu
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 176

Come illustrato dal regolamento ufficiale, le competizioni “Formula SAE”, curate dalla SAE (Society of Automotive Engineers) e da alcune associazioni europee legate al settore automobilistico (Imeche – Institution of Mechanical Engineers, VDI - Verein Deutsche Ingenieure, ATA – Associazione Tecnica dell’Automobile ), sono nate con l’intento di invitare gli studenti universitari di tutto il mondo a ideare, progettare, realizzare e competere con una piccola vettura stile formula, a ruote scoperte. Per consentire ai team la massima flessibilità a livello progettuale, nonché la libertà di esprimere appieno creatività e immaginazione, il regolamento prevede un numero limitato di restrizioni, rivolte in particolare a garantire la sicurezza della vettura, l’interdisciplinarietà del progetto e l’ideazione di soluzioni sempre nuove e efficaci.
Secondo il regolamento, il progetto deve essere sviluppato nell’ipotesi che gli studenti siano stati incaricati da un’industria del settore automobilistico interessata alla produzione di mille esemplari del prototipo, destinati al mercato delle competizioni amatoriali. Al veicolo sono quindi richieste ottime qualità in termini di accelerazione, frenata e guidabilità, possibilità di adattarne l’abitacolo a piloti con differenti corporature (comprese fra quella del quinto percentile femmina e del novantacinquesimo percentile maschio americani), semplice manutenzione e realizzabilità. Inoltre non vengono trascurati gli aspetti legati a stile della vettura, confort e integrazione all’interno del progetto di alcuni componenti commerciali, per un costo il più possibile contenuto, e comunque non superiore ai 25000 $.
La sfida per i team è quella di progettare una vettura che meglio riassuma queste caratteristiche, e di arrivare al confronto in pista. Il giudizio finale è assegnato in base ai punteggi ottenuti durante le prove in pista e alle qualità del progetto, attribuiti da una giuria di esperti del settore automobilistico.
Il presente lavoro di tesi illustra in particolare le modifiche apportate al sistema di aspirazione e scarico del veicolo dell’Università degli Studi di Cagliari per la stagione 2008 di Formula SAE. Alla progettazione dei componenti in esame e ai risultati ottenuti attraverso il modello monodimensionale del propulsore si aggiungono quelli sperimentali, ottenuti al banco dinamometrico e pubblicati sulle riviste di settore.
Il primo capitolo esamina quanto dettato dal Regolamento Formula SAE, gli effetti che tali limiti hanno sull’intero veicolo e quali interventi è possibile attuare per migliorarne le prestazioni. Il secondo capitolo illustra le possibili metodologie attuabili per lo sfruttamento dei fenomeni dinamici all’aspirazione e allo scarico ai fini del miglioramento del rendimento volumetrico del motore. Nel terzo capitolo sono descritti i sistemi di aspirazione e scarico del motore preso in esame nelle configurazioni originale e modificata. Il capitolo quattro illustra i fondamenti della simulazione numerica dei motori a combustione interna e il software utilizzato nel presente lavoro di tesi. I successivi capitoli cinque e sei illustrano i modelli monodimensionali del propulsore in configurazione originale e modificata.

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21    Introduzione    Obiettivo delle competizioni Formula SAE    Come  illustrato dal  regolamento ufficiale,  le competizioni “Formula SAE”, curate dalla  SAE  (Society  of Automotive  Engineers)  e  da  alcune  associazioni  europee  legate  al  settore  automobilistico  (Imeche  –  Institution  of  Mechanical  Engineers,  VDI ‐ Verein  Deutsche  Ingenieure, ATA – Associazione Tecnica dell’Automobile ), sono nate con l’intento di invitare  gli  studenti universitari di  tutto  il mondo a  ideare, progettare,  realizzare e competere con  una  piccola  vettura  stile  formula,  a  ruote  scoperte.  Per  consentire  ai  team  la massima  flessibilità  a  livello  progettuale,  nonché  la  libertà  di  esprimere  appieno  creatività  e  immaginazione,  il  regolamento  prevede  un  numero  limitato  di  restrizioni,  rivolte  in  particolare  a  garantire  la  sicurezza  della  vettura,  l’interdisciplinarietà  del  progetto  e  l’ideazione di soluzioni sempre nuove e efficaci.   Secondo  il regolamento,  il progetto deve essere sviluppato nell’ipotesi che gli studenti  siano stati  incaricati da un’industria del settore automobilistico  interessata alla produzione  di  mille  esemplari  del  prototipo,  destinati  al  mercato  delle  competizioni  amatoriali.  Al  veicolo sono quindi richieste ottime qualità in termini di accelerazione, frenata e guidabilità,  possibilità di adattarne l’abitacolo a piloti con differenti corporature (comprese fra quella del  quinto  percentile  femmina  e  del  novantacinquesimo  percentile  maschio  americani),  semplice manutenzione  e  realizzabilità.  Inoltre  non  vengono  trascurati  gli  aspetti  legati  a  stile  della  vettura,  confort  e  integrazione  all’interno  del  progetto  di  alcuni  componenti  commerciali, per un costo il più possibile contenuto, e comunque non superiore ai 25000 $.  La  sfida  per  i  team  è  quella  di  progettare  una  vettura  che meglio  riassuma  queste  caratteristiche,  e di  arrivare  al  confronto  in pista.  Il  giudizio  finale è  assegnato  in base  ai  punteggi ottenuti durante le prove in pista e alle qualità del progetto, attribuiti da una giuria  di esperti del settore automobilistico.   

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Parole chiave

aspirazione
competizione
fenomeni dinamici nei condotti
fluidodinamica
formula sae
mci
motore a combustione interna
scarico
simulazione numerica

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